KR102493606B1

KR102493606B1 - 학습 지원 시스템 및 방법

Info

Publication number: KR102493606B1
Application number: KR1020210183346A
Authority: KR
Inventors: 최삼락; 김의영; 이금범; 유민규
Original assignee: (주)웅진씽크빅
Priority date: 2021-12-21
Filing date: 2021-12-21
Publication date: 2023-01-31
Also published as: US20230196833A1

Abstract

학습자의 바이오 정보 및 안면 인식 정보를 이용하여 학습자의 학습 상태를 판단하고, 학습 상태를 근거로 점등 색상, 향 분사, 음악 출력 등을 피드백을 제공하여 학습 태도 및 효율성을 높이도록 한 학습 지원 시스템 및 방법을 제시한다. 제시된 학습 지원 시스템은 학습 중인 학습자의 바이오 정보 및 안면 인식 정보를 근거로 바이오 상태 및 학습 집중도를 포함한 학습 상태를 설정하고, 학습 상태에 따라 점등 색상 변경, 조도 변경, 향 분사 및 음원 재생 중에서 적어도 하나의 피드백을 학습자에게 제공한다.

Description

학습 지원 시스템 및 방법{APPARATUS AND METHOD FOR SUPPORTING LEARNING}

본 발명은 학습자의 학습 상태를 모니터링하고, 모니터링 결과에 따른 피드백을 제공하는 학습 지원 시스템 및 방법에 관한 것이다.

학습자가 학습에 집중하도록 유도하기 위한 다양한 학습 상태 모니터링 기술이 개발되고 있다. 일례로, 학습자의 바이오 정보를 수집하고, 바이오 정보를 분석하여 학습자의 상태를 표시하는 학습 상태 모니터링 기술이 있다.

종래의 학습 상태 모니터링 기술은 학습자가 학습에 집중할 수 없는 상태 또는 학습에 문제가 있는 상태일 경우 학습 기기에 알림 화면을 노출하여 학습자가 학습에 집중하고 있지 않음을 단순히 알려주는 정도에 불과하다. 종래의 학습 상태 모니터링 기술은 학습에 대한 집중도, 학습 시간 등을 저장하고, 학습에 대한 정보를 학습 기기의 별도 메뉴에서 제공하고 있다. 학습자는 학습 후 본인의 학습 정보를 분석하여 학습 상태 개선을 위해 활용하고 있다.

즉, 종래의 학습 상태 모니터링 기술은 학습자의 학습 상태에 문제가 생겼을 때 단순하게 알림 음 또는 알림 화면을 출력하여 학습에 집중하지 않음을 알리는 것으로, 학습자의 현재 상황을 개선하기 위한 목적보다는 현재 상황을 알리는 것에 그치고 있다.

현재 문제가 되는 상황을 해결하기 위한 솔루션이 제공되지 않는다면 즉각적인 학습 상태 개선이 되지 않아 효율적인 학습 진행이 어렵다. 또한 학습 후 별도 메뉴에서 내 학습 정보를 확인/분석하여 학습 습관을 개선하기 위한 방법을 생각하는 것은 학습 중 즉각적인 피드백에 의해 개선하는 것이 아니므로 효과적으로 학습 습관을 개선하기 어렵다.

이에 최근에는 학습자의 학습 태도를 카메라, 스마트 디바이스 등으로 분석하여 학습에 더 집중할 수 있도록 피드백을 주어 학습 태도 개선 및 학습의 효율성을 높이는 방향으로 발전하고 있다. 학습자의 학습 상태에 문제가 있을 경우, 학습 기기에 알림을 주는 것이 그 예이다.

이상의 배경기술에 기재된 사항은 발명의 배경에 대한 이해를 돕기 위한 것으로서, 공개된　종래 기술이 아닌 사항을 포함할 수 있다.

한국등록특허 제10-2179957호

본 발명은 상기한 사정을 감안하여 제안된 것으로 학습자의 바이오 정보 및 안면 인식 정보를 이용하여 학습자의 학습 상태를 판단하고, 학습 상태를 근거로 점등 색상, 향 분사, 음악 출력 등을 피드백을 제공하여 학습 태도 및 효율성을 높이도록 한 학습 지원 시스템 및 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.

상기한 목적을 달성하기 위하여 본 발명의 실시 예에 따른 학습 지원 장치는 학습 중인 학습자의 바이오 정보를 수집하고, 바이오 정보를 포함한 학습 상태 분석 요청 메시지를 출력하는 바이오 정보 수집 장치, 학습자의 안면 인식 정보를 수집하고, 안면 인식 정보를 포함한 학습 상태 분석 요청 메시지를 출력하는 안면 인식 정보 수집 장치, 바이오 정보 수집 장치의 학습 상태 분석 요청 메시지에 응답하여 학습 상태 분석 요청 메시지로부터 검출한 바이오 정보를 근거로 학습자의 바이오 상태를 설정하고, 안면 인식 정보 수집 장치의 학습 상태 분석 요청 메시지에 응답하여 학습 상태 분석 요청 메시지로부터 검출한 안면 인식 정보를 근거로 학습자의 학습 집중도를 설정하고, 바이오 상태 및 학습 집중도를 포함한 학습 상태를 근거로 피드백 제어 신호를 출력하는 학습 상태 분석 장치 및 학습 상태 분석 장치의 피드백 제어 신호에 응답하여 점등 색상 변경, 조도 변경, 향 분사 및 음원 재생 중에서 적어도 하나의 피드백을 출력하는 피드백 장치를 포함한다.

바이오 정보 수집 장치는 학습자의 학습 개시를 감지하면 바이오 정보 수집 요청 메시지를 출력하는 제1 제어 모듈, 제1 제어 모듈의 바이오 정보 수집 요청 메시지에 응답하여 학습자의 바이오 신호를 센싱하되, 심박 센서로 구성되어 학습자의 심박도를 바이오 신호로 센싱하고, 바이오 신호를 출력하는 바이오 센서 모듈 및 제1 제어 모듈의 바이오 정보 수집 요청 메시지에 응답하여 바이오 센서 모듈에서 출력된 바이오 신호를 데이터 형태인 바이오 정보로 변환하고, 바이오 정보를 포함한 학습 상태 분석 요청 메시지를 학습 상태 분석 장치로 출력하는 바이오 정보 생성 모듈을 포함할 수 있다.

안면 인식 정보 수집 장치는 학습자의 학습 개시를 감지하면 안면 인식 정보 수집 요청 메시지를 출력하는 제2 제어 모듈, 제2 제어 모듈의 안면 인식 정보 수집 요청 메시지에 응답하여 학습자를 촬영하여 학습 영상을 생성하고, 학습 영상을 포함한 안면 인식 정보 생성 요청 메시지를 출력하는 카메라 모듈 및 제2 제어 모듈의 안면 인식 정보 수집 요청 메시지에 응답하여 카메라 모듈의 안면 인식 정보 생성 요청 메시지로부터 학습 영상을 검출하고, 학습 영상으로부터 학습자의 안면이 배치된 영역을 크롭하여 안면 인식 정보를 생성하고, 안면 인식 정보를 포함한 학습 상태 분석 요청 메시지를 학습 상태 분석 장치로 출력하는 안면 인식 정보 생성 모듈을 포함할 수 있다.

학습 상태 분석 장치는 바이오 정보 수집 장치의 학습 상태 분석 요청 메시지에 응답하여 학습 상태 분석 요청 메시지로부터 검출한 바이오 정보를 포함한 바이오 정보 분석 요청 메시지를 출력하고, 안면 인식 정보 수집 장치의 학습 상태 분석 요청 메시지에 응답하여 학습 상태 분석 요청 메시지로부터 검출한 안면 인식 정보를 포함한 안면 인식 정보 분석 요청 메시지를 출력하는 수집 모듈, 수집 모듈의 바이오 정보 분석 요청 메시지에 응답하여 바이오 정보 분석 요청 메시지로부터 검출한 바이오 정보를 복수의 분석 기준 값과 비교하여 복수의 바이오 단계 중에서 하나의 바이오 단계를 학습자의 바이오 상태로 설정하고, 바이오 상태를 포함한 피드백 설정 요청 메시지를 출력하는 바이오 상태 설정 모듈, 수집 모듈의 안면 인식 정보 분석 요청 메시지에 응답하여 안면 인식 정보 분석 요청 메시지로부터 검출한 안면 인식 정보를 근거로 학습자의 학습 집중도를 설정하고, 학습 집중도를 포함한 피드백 설정 요청 메시지를 출력하는 학습 집중도 설정 모듈 및 바이오 상태 설정 모듈 및 학습 집중도 설정 모듈 중에서 적어도 하나의 피드백 설정 요청 메시지에 응답하여 점등 색상 변경, 조도 변경, 향 분사 및 음원 재생 중에서 적어도 하나의 피드백 동작을 제어하는 피드백 제어 신호를 피드백 장치로 출력하는 피드백 제어 모듈을 포함할 수 있다.

바이오 상태 설정 모듈은 제1 심박도 설정값 내지 제4 심박도 설정값을 설정하고, 바이오 정보인 심박도를 제1 심박도 설정값 내지 제4 심박도 설정값을 비교하여 학습자의 바이오 상태를 설정하되, 심박도가 제1 심박도 설정값 이상이면 학습자의 바이오 상태를 제5 단계로 설정하고, 심박도가 제1 심박도 설정값 미만이고, 제2 심박도 설정 값 이상이면 학습자의 바이오 상태를 제4 단계로 설정하고, 심박도가 제2 심박도 설정값 미만이고, 제3 심박도 설정 값 이상이면 학습자의 바이오 상태를 제3 단계로 설정하고, 심박도가 제3 심박도 설정값 미만이고, 제4 심박도 설정 값 이상이면 학습자의 바이오 상태를 제2 단계로 설정하고, 심박도가 제4 심박도 설정값 미만이면 학습자의 바이오 상태를 제1 단계로 설정할 수 있다.

학습 집중도 설정 모듈은 안면 인식 정보에 대한 안면 인식을 수행하여 안면 인식 정보 내의 학습자 안면을 인지하고, 학습자 안면을 분석하여 학습자의 졸음 여부 및 자리 이탈 여부를 분석하고, 분석 결과를 근거로 학습 집중도를 설정하되, 제1 단계 내지 제5 단계 중에서 하나를 학습자의 학습 집중도로 설정할 수 있다.

피드백 제어 모듈은 학습자의 바이오 상태가 제4 단계이면 제1 음원 재생을 요청하는 제1 피드백 제어 신호를 피드백 장치로 전송하고, 학습자의 바이오 상태가 제5 단계이면 제1 음원 재생과 조명 변화를 요청하는 제2 피드백 제어 신호를 피드백 장치로 전송하고, 학습자의 학습 집중도가 제1 단계이면 제1 색상 점등을 요청하는 제3 피드백 제어 신호를 피드백 장치로 전송하고, 학습자의 학습 집중도가 제2 단계이면 제2 색상 점등을 요청하는 제4 피드백 제어 신호를 피드백 장치로 전송하고, 학습자의 학습 집중도가 제3 단계이면 제3 색상 점등을 요청하는 제5 피드백 제어 신호를 피드백 장치로 전송하고, 학습자의 학습 집중도가 제4 단계이면 제4 색상 점등 및 향 분사를 요청하는 제6 피드백 제어 신호를 피드백 장치로 전송하고, 학습자의 학습 집중도가 제5 단계이면 제5 색상 점등과 향 분사 및 제2 음원 재생을 요청하는 제7 피드백 제어 신호를 피드백 장치로 전송할 수 있다.

피드백 장치는 피드백 제어 신호에 응답하여 램프의 점등 색상 및 점등 조도를 램프 모듈을 제어하는 발광 제어 모듈, 피드백 제어 신호에 응답하여 학습자가 위치한 공간에 향을 분사하도록 분사 모듈을 제어하는 분사 제어 모듈, 피드백 제어 신호에 응답하여 학습자가 위치한 공간에 제1 음원 및 제2 음원 중에서 하나의 음원을 스피커 모듈을 통해 출력하는 음원 출력 모듈 및 학습 상태 분석 장치의 피드백 제어 신호에 응답하여 발광 제어 모듈, 분사 제어 모듈 및 음원 출력 모듈 중에서 적어도 하나의 모듈로 피드백 제어 신호를 출력하여 점등 색상 변경, 조도 변경, 향 분사 및 음원 재생 중에서 적어도 하나의 피드백을 학습자에게 제공하도록 구성된 피드백 제공 모듈을 포함할 수 있다.

피드백 장치는 학습자의 학습 집중도를 근거로 학습 집중 시간을 카운트하되, 학습 집중도가 제1 단계 또는 제2 단계이면 학습 집중 시간의 카운트를 개시한 후 학습 집중 시간 출력 요청을 출력하고,

학습 집중 시간의 카운트를 개시한 후에 학습 집중도가 제3 단계 내지 제5 단계 중에서 하나의 단계로 변경되면 학습 집중 시간의 카운트를 종료하는 학습 집중 시간 카운트 모듈 및 학습 집중 시간 카운트 모듈의 학습 집중 시간 출력 요청에 응답하여 학습 집중 시간 카운트 모듈에서 카운트하는 학습 집중 시간을 표시하는 디스플레이 모듈을 더 포함할 수 있다.

상기한 목적을 달성하기 위하여 본 발명의 실시 예에 따른 학습 지원 방법은 바이오 정보 수집 장치에 의해, 학습 중인 학습자의 바이오 정보를 수집하는 단계, 안면 인식 정보 수집 장치에 의해, 학습자의 안면 인식 정보를 수집하는 단계, 학습 상태 분석 장치에 의해, 바이오 정보를 수집하는 단계에서 수집된 바이오 정보를 근거로 설정되는 학습자의 바이오 상태와 안면 인식 정보를 수집하는 단계에서 수집된 안면 인식 정보를 포함한 학습 상태를 설정하는 단계, 학습 상태 분석 장치에 의해, 학습 상태를 설정하는 단계에서 설정된 학습 상태를 근거로 피드백 제어 신호를 출력하는 단계 및 피드백 장치에 의해, 피드백 제어 신호에 응답하여 점등 색상 변경, 조도 변경, 향 분사 및 음원 재생 중에서 적어도 하나의 피드백을 출력하는 단계를 포함한다.

바이오 정보를 수집하는 단계는 제1 제어 모듈에 의해, 학습자의 학습 개시로 감지하면 바이오 정보 수집 요청 메시지를 출력하는 단계, 바이오 센서 모듈에 의해, 바이오 정보 수집 요청 메시지에 응답하여 학습자의 심박도를 바이오 신호로 센싱하는 단계, 바이오 정보 생성 모듈에 의해, 센싱하는 단계에서 센싱한 바이오 신호를 데이터 형태인 바이오 정보로 변환하는 단계 및 바이오 정보 생성 모듈에 의해, 바이오 정보를 포함한 학습 상태 분석 요청 메시지를 학습 상태 분석 장치로 출력하는 단계를 포함할 수 있다.

안면 인식 정보를 수집하는 단계는 제2 제어 모듈에 의해, 학습자의 학습 개시로 감지하면 안면 인식 정보 수집 요청 메시지를 출력하는 단계, 카메라 모듈에 의해, 안면 인식 정보 수집 요청 메시지에 응답하여 학습자를 촬영한 학습 영상을 생성하는 단계, 안면 인식 정보 생성 모듈에 의해, 안면 인식 정보 수집 요청 메시지에 응답하여 학습 영상으로부터 학습자의 안면이 배치된 영역을 크롭하여 안면 인식 정보를 생성하는 단계 및 안면 인식 정보 생성 모듈에 의해, 안면 인식 정보를 포함한 학습 상태 분석 요청 메시지를 학습 상태 분석 장치로 출력하는 단계를 포함할 수 있다.

학습 상태를 설정하는 단계는 수집 모듈에 의해, 학습 상태 분석 요청 메시지로부터 바이오 정보를 검출하는 단계, 바이오 상태 설정 모듈에 의해, 바이오 정보를 검출하는 단계에서 검출한 바이오 정보를 복수의 분석 기준 값과 비교하여 복수의 바이오 단계 중에서 하나의 바이오 단계를 학습자의 바이오 상태로 설정하는 단계 및 바이오 상태 설정 모듈에 의해, 설정하는 단계에서 설정된 바이오 상태를 포함한 피드백 설정 요청 메시지를 출력하는 단계를 포함할 수 있다.

바이오 상태로 설정하는 단계에서는 바이오 정보인 심박도가 제1 심박도 설정값 이상이면 학습자의 바이오 상태를 제5 단계로 설정하는 단계, 심박도가 제1 심박도 설정값 미만이고, 제2 심박도 설정 값 이상이면 학습자의 바이오 상태를 제4 단계로 설정하는 단계, 심박도가 제2 심박도 설정값 미만이고, 제3 심박도 설정 값 이상이면 학습자의 바이오 상태를 제3 단계로 설정하는 단계, 심박도가 제3 심박도 설정값 미만이고, 제4 심박도 설정 값 이상이면 학습자의 바이오 상태를 제2 단계로 설정하는 단계, 심박도가 제4 심박도 설정값 미만이면 학습자의 바이오 상태를 제1 단계로 설정하는 단계를 포함할 수 있다.

학습 상태를 설정하는 단계는 수집 모듈에 의해, 학습 상태 분석 요청 메시지로부터 안면 인식 정보를 검출하는 단계, 학습 집중도 설정 모듈에 의해, 안면 인식 정보에 대한 안면 인식을 수행하여 안면 인식 정보 내의 학습자 안면을 인지하는 단계, 학습 집중도 설정 모듈에 의해, 학습자 안면을 분석하여 학습자의 졸음 여부 및 자리 이탈 여부를 분석하는 단계, 학습 집중도 설정 모듈에 의해, 안면 인식 정보를 근거로 학습자의 학습 집중도를 설정하고, 학습 집중도를 포함한 피드백 설정 요청 메시지를 출력하는 및 안면 인식 정보를 근거로 분석 결과를 근거로 제1 단계 내지 제5 단계 중에서 하나를 학습 집중도로 설정하는 단계를 더 포함할 수 있다.

피드백 제어 신호를 출력하는 단계는 피드백 제어 모듈에 의해, 학습자의 바이오 상태가 제4 단계이면 제1 음원 재생을 요청하는 제1 피드백 제어 신호를 피드백 장치로 전송하는 단계, 피드백 제어 모듈에 의해, 학습자의 바이오 상태가 제5 단계이면 제1 음원 재생과 조명 변화를 요청하는 제2 피드백 제어 신호를 피드백 장치로 전송 하는 단계, 피드백 제어 모듈에 의해, 학습자의 학습 집중도가 제1 단계이면 제1 색상 점등을 요청하는 제3 피드백 제어 신호를 피드백 장치로 전송 하는 단계, 피드백 제어 모듈에 의해, 학습자의 학습 집중도가 제2 단계이면 제2 색상 점등을 요청하는 제4 피드백 제어 신호를 피드백 장치로 전송 하는 단계, 피드백 제어 모듈에 의해, 학습자의 학습 집중도가 제3 단계이면 제3 색상 점등을 요청하는 제5 피드백 제어 신호를 피드백 장치로 전송 하는 단계, 피드백 제어 모듈에 의해, 학습자의 학습 집중도가 제4 단계이면 제4 색상 점등 및 향 분사를 요청하는 제6 피드백 제어 신호를 피드백 장치로 전송 하는 단계 및 피드백 제어 모듈에 의해, 학습자의 학습 집중도가 제5 단계이면 제5 색상 점등과 향 분사 및 제2 음원 재생을 요청하는 제7 피드백 제어 신호를 피드백 장치로 전송 하는 단계를 포함할 수 있다.

피드백을 출력하는 단계는 학습 집중 시간 카운트 모듈에 의해, 학습자의 학습 집중도를 근거로 학습 집중 시간을 카운트하는 단계 및 디스플레이 모듈에 의해, 카운트하는 단계에서 카운트하는 학습 집중 시간을 출력하는 단계를 포함하고, 카운트하는 단계에서는 학습 집중도가 제1 단계 또는 제2 단계이면 학습 집중 시간의 카운트를 개시하고, 학습 집중 시간의 카운트를 개시한 후에 학습 집중도가 제3 단계 내지 제5 단계 중에 하나의 단계로 변경되면 학습 집중 시간의 카운트를 종료할 수 있다.

본 발명의 의하면, 학습 지원 시스템 및 방법은 별도 디바이스를 통해 학습자의 학습 상태가 문제가 있을 경우 알림에 그치는 것이 아니라 직접적인 문제 해결을 위한 구체적인 피드백을 제공하여 학습자가 효과적인 학습을 할 수 있도록 유도할 수 있는 효과가 있다.

또한, 학습 지원 시스템 및 방법은 본인의 학습 상태를 직관적으로 모니터링 할 수 있어 학습 상태에 문제가 있을 경우 이를 즉각적으로 개선할 수 있도록 유도할 수 있는 효과가 있다.

도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 학습 지원 시스템을 설명하기 위한 도면.
도 2는 도 1의 바이오 정보 수집 장치의 구성을 설명하기 위한 블록도.
도 3는 도 1의 안면 인식 정보 수집 장치의 구성을 설명하기 위한 블록도.
도 4는 도 1의 학습 상태 분석 장치의 구성을 설명하기 위한 블록도.
도 5 및 도 6은 도 1의 피드백 장치의 구성을 설명하기 위한 블록도.
도 7은 도 1의 피드백 장치의 동작을 설명하기 위한 도면.
도 8은 본 발명의 실시 예에 따른 학습 지원 시스템의 변형 예를 설명하기 위한 도면.
도 9는 본 발명의 실시 예에 따른 학습 지원 방법을 설명하기 위한 흐름도.
도 10은 도 9의 바이오 정보 수집 단계를 설명하기 위한 흐름도.
도 11은 도 9의 안면 인식 정보 수집 단계를 설명하기 위한 흐름도.
도 12는 도 9의 학습 상태 설정 단계를 설명하기 위한 흐름도.
도 13 및 도 14는 도 9의 피드백 제어 신호 출력 단계를 설명하기 위한 흐름도.
도 15 및 도 16는 도 9의 피드백 출력 단계를 설명하기 위한 흐름도.
도 17는 도 9의 피드백 출력 단계의 변형 예를 설명하기 위한 흐름도.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명하기로 한다.

실시예들은 당해 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 본 발명을 더욱 완전하게 설명하기 위하여 제공되는 것이고, 하기 실시예는 여러 가지 다른 형태로 변형될 수 있으며, 본 발명의 범위가 하기 실시예에 한정되는 것은 아니다. 오히려, 이들 실시예는 본 개시를 더욱 충실하고 완전하게 하고, 본 발명의 사상을 완전하게 전달하기 위하여 제공되는 것이다.

본 명세서에서 사용된 용어는 특정 실시예를 설명하기 위하여 사용되며, 본 발명을 제한하기 위한 것이 아니다. 또한, 본 명세서에서 단수 형태는 문맥상 다른 경우를 분명히 지적하는 것이 아니라면, 복수의 형태를 포함할 수 있다.

실시예의 설명에 있어서, 각 층(막), 영역, 패턴 또는 구조물들이 기판, 각 층(막), 영역, 패드　또는 패턴들의 "위(on)"에 또는 "아래(under)"에 형성되는 것으로 기재되는 경우에 있어, "위(on)"와 "아래(under)"는　"직접(directly)" 또는 "다른 층을 개재하여(indirectly)" 형성되는 것을 모두 포함한다. 또한 각 층의 위　또는 아래에 대한 기준은 도면을 기준으로 하는 것을 원칙으로 한다.

도면은 본 발명의 사상을 이해할 수 있도록 하기 위한 것일 뿐, 도면에 의해서 본 발명의 범위가 제한되는 것으로 해석되지 않아야 한다. 또한 도면에서 상대적인 두께, 길이나 상대적인 크기는 설명의 편의 및 명확성을 위해 과장될 수 있다.

도 1을 참조하면, 본 발명의 실시 예에 따른 학습 지원 시스템은 바이오 정보 수집 장치(100), 안면 인식 정보 수집 장치(200), 학습 상태 분석 장치(300), 피드백 장치(400)를 포함하여 구성된다.

바이오 정보 수집 장치(100)는 학습 중인 학습자(10)의 바이오 정보를 수집한다. 바이오 정보 수집 장치(100)는 학습자(10)가 착용하는 스마트 워치와 같은 웨어러블 디바이스로 구성된다. 바이오 정보 수집 장치(100)는 심박도 측정 등을 수행한 결과인 바이오 정보를 수집한다. 바이오 정보 수집 장치(100)는 학습자 식별자 및 바이오 정보를 포함한 학습 상태 분석 요청 메시지를 생성하고, 학습 상태 분석 요청 메시지를 학습 상태 분석 장치(300)로 전송한다.

도 2를 참조하면, 바이오 정보 수집 장치(100) 제1 제어 모듈(120), 바이오 센서 모듈(140) 및 바이오 정보 생성 모듈(160)을 포함하여 구성된다.

제1 제어 모듈(120)은 학습자(10)의 학습 개시를 감지한다. 제1 제어 모듈(120)은 학습자(10)에 의해 학습 개시 메시지가 입력되는 학습 개시로 감지한다. 이때, 제1 제어 모듈(120)은 안면 인식 정보 수집 장치(200)의 수집 개시 요청 메시지를 수신하면 학습 개시로 감지할 수도 있다.

제1 제어 모듈(120)은 학습 개시로 감지하면 설정 시간 간격으로 바이오 정보 수집 요청 메시지를 생성하여 센서 모듈 및 바이오 정보 생성 모듈(160)로 전송한다. 제1 제어 모듈(120)은 학습 개시로 감지하는 안면 인식 정보 수집 장치(200)로 수집 개시 요청 메시지를 전송할 수 있다.

바이오 센서 모듈(140)은 제1 제어 모듈(120)의 바이오 정보 수집 요청 메시지에 응답하여 학습자(10)의 바이오 신호를 센싱한다. 바이오 센서 모듈(140)은 센싱한 바이오 신호를 바이오 정보 생성 모듈(160)로 출력한다. 바이오 센서 모듈(140)은 심박도 센서 등과 같이 학습자(10)의 바이오 정보를 측정(센싱)할 수 있는 모듈로 구성된다. 바이오 센서 모듈(140)은 학습자(10)의 심박도를 측정하는 심박 센서로 구성되어, 센싱한 심박도에 대응하는 바이오 신호를 바이오 정보 생성 모듈(160)로 출력하는 것을 일례로 한다.

바이오 정보 생성 모듈(160)은 제1 제어 모듈(120)의 바이오 정보 수집 요청 메시지에 응답하여 바이오 센서 모듈(140)의 바이오 신호를 근거로 학습자(10)의 바이오 정보를 생성한다. 바이오 정보 생성 모듈(160)은 바이오 센서 모듈(140)의 바이오 신호를 수집하고, 바이오 신호를 데이터 형태인 바이오 정보로 변환한다. 바이오 정보 생성 모듈(160)은 바이오 센서로 모듈의 심박도 바이오 신호를 바이오 정보인 심박도로 변환하는 것을 일례로 한다.

바이오 정보 생성 모듈(160)은 학습자 식별자 및 바이오 정보를 포함한 학습 상태 분석 요청 메시지를 생성한다. 이때, 바이오 정보 생성 모듈(160)은 학습자(10; 즉, 소유자)의 학습자 식별자를 미리 설정(저장)하고 있다. 바이오 정보 생성 모듈(160)은 학습 상태 분석 요청 메시지를 학습 상태 분석 장치(300)로 전송한다.

안면 인식 정보 수집 장치(200)는 학습 중인 학습자(10)의 안면 인식 정보를 수집한다. 안면 인식 정보 수집 장치(200)는 학습자(10)가 학습 시 사용하는 스마트 폰, 태블릿 등의 디바이스로 구성된다. 안면 인식 정보 수집 장치(200)는 안면 인식을 위한 별도의 장치로 구성될 수도 있다. 안면 인식 정보 수집 장치(200)는 학습자(10)의 안면 인식을 수행한 결과인 안면 인식 정보를 수집한다. 안면 인식 정보 수집 장치(200)는 학습자 식별자 및 안면 인식 정보를 포함한 학습 상태 분석 요청 메시지를 생성하고, 학습 상태 분석 요청 메시지를 학습 상태 분석 장치(300)로 전송한다.

도 3을 참조하면, 안면 인식 정보 수집 장치(200) 제2 제어 모듈(220), 카메라 모듈(240), 안면 인식 정보 생성 모듈(260)을 포함하여 구성된다.

제2 제어 모듈(220)은 학습자(10)의 학습 개시를 감지한다. 제2 제어 모듈(220)은 학습자(10)에 의해 학습 개시 메시지가 입력되는 학습 개시로 감지한다. 이때, 제2 제어 모듈(220)은 바이오 정보 수집 장치(100)의 수집 개시 요청 메시지를 수신하면 학습 개시로 감지할 수도 있다.

제2 제어 모듈(220)은 학습 개시로 감지하면 안면 인식 정보 수집 요청 메시지를 생성하여 카메라 모듈(240) 및 안면 인식 정보 생성 모듈(260)로 전송한다. 제2 제어 모듈(220)은 학습 개시로 감지하면 바이오 정보 수집 장치(100)로 수집 개시 요청 메시지를 전송할 수 있다.

카메라 모듈(240)은 제2 제어 모듈(220)의 안면 인식 정보 수집 요청 메시지에 응답하여 학습자(10)를 촬영하여 학습 영상을 생성한다. 카메라 모듈(240)은 학습 영상을 포함한 안면 인식 정보 생성 요청 메시지를 생성하여 안면 인식 정보 생성 모듈(260)로 전송한다.

안면 인식 정보 생성 모듈(260)은 카메라 모듈(240)의 안면 인식 정보 생성 요청 메시지에 응답하여 안면 인식 정보를 생성한다. 안면 인식 정보 생성 모듈(260)은 안면 인식 정보 생성 요청 메시지로부터 학습 영상을 검출한다. 안면 인식 정보 생성 모듈(260)은 학습 영상으로부터 학습자(10)의 안면이 배치된 영역을 크롭(Crop)한 안면 인식 정보를 생성한다. 안면 안식 정보 생성 모듈은 학습자 식별자 및 안면 인식 정보를 포함한 학습 상태 분석 요청 메시지를 학습 상태 분석 장치(300)로 전송한다.

학습 상태 분석 장치(300)는 바이오 정보 수집 장치(100) 및/또는 안면 인식 정보 수집 장치(200)의 학습 상태 분석 요청 메시지에 응답하여 학습자(10)의 학습 상태를 분석하고, 그에 따른 피드백 제어 신호를 출력한다.

학습 상태 분석 장치(300)는 학습 상태 분석 요청 메시지에 포함된 안면 인식 정보 및 바이오 정보를 근거로 학습자(10)의 학습 상태를 분석한다. 학습 상태 분석 장치(300)는 학습 상태를 근거로 피드백 제어 신호를 생성하여 피드백 장치(400)로 전송한다. 여기서, 피드백 제어 신호는 점등 색상 변경, 향 분사, 음악 재생 등과 같이 학습자(10)에게 제공되는 피드백을 제어하기 위한 신호인 것을 일례로 한다.

도 4를 참조하면, 학습 상태 분석 장치(300)는 수집 모듈(320), 바이오 상태 설정 모듈(340), 학습 집중도 설정 모듈(360) 및 피드백 제어 모듈(380)을 포함하여 구성된다.

수집 모듈(320)은 바이오 정보 수집 장치(100)의 학습 상태 분석 요청에 응답하여 학습 상태 분석 요청 메시지로부터 학습자 식별자 및 바이오 정보를 검출한다. 수집 모듈(320)은 학습자 식별자 및 바이오 정보를 포함한 바이오 정보 분석 요청 메시지를 생성하여 바이오 상태 설정 모듈(340)로 전송한다.

수집 모듈(320)은 안면 인식 정보 수집 장치(200)의 학습 상태 분석 요청에 응답하여 학습 상태 분석 요청 메시지로부터 학습자 식별자 및 안면 인식 정보를 검출한다. 수집 모듈(320)은 학습자 식별자 및 안면 인식 정보를 포함한 안면 인식 정보 분석 요청 메시지를 생성하여 학습 집중도 설정 모듈(360)로 전송한다.

바이오 상태 설정 모듈(340)은 수집 모듈(320)의 바이오 정보 분석 요청 메시지에 응답하여 학습자(10)의 바이오 상태를 분석한다. 바이오 상태 설정 모듈(340)은 바이오 정보 분석 요청 메시지로부터 학습자 식별자 및 바이오 정보를 검출한다. 바이오 상태 설정 모듈(340)은 바이오 정보를 복수의 분석 기준 값과 비교하여 미리 설정된 복수의 바이오 단계 중에서 하나의 바이오 단계를 학습자(10)의 바이오 상태로 설정한다.

일례로, 바이오 상태 설정 모듈(340)은 제1 심박도 설정 값 내지 제4 심박도 설정 값과 바이오 정보인 심박도를 비교하여 "매우 좋음", "좋음", "보통", "나쁨" 및 "매우 나쁨" 중에서 하나를 학습자(10)의 바이오 상태로 설정한다. 이때, 바이오 상태 설정 모듈(340)은 심박도가 제1 심박도 설정 값 이상이면 바이오 상태를 "매우 나쁨"으로 설정한다. 바이오 상태 설정 모듈(340)은 심박도가 제1 심박도 미만이고, 제2 심박도 설정 값 이상이면 바이오 상태를 "나쁨"으로 설정한다. 바이오 상태 설정 모듈(340)은 심박도가 제2 심박도 미만이고, 제3 심박도 설정 값 이상이면 바이오 상태를 "보통"으로 설정한다. 바이오 상태 설정 모듈(340)은 심박도가 제3 심박도 미만이고, 제4 심박도 설정 값 이상이면 바이오 상태를 "좋음"으로 설정한다. 바이오 상태 설정 모듈(340)은 심박도가 제4 심박도 미만이면 바이오 상태를 "매우 좋음"으로 설정한다.

바이오 상태 설정 모듈(340)은 학습자(10)의 바이오 상태 설정을 완료한 후에 바이오 상태를 포함한 피드백 설정 요청 메시지를 생성한다. 바이오 상태 설정 모듈(340)은 학습자 식별자 및 바이오 상태를 포함한 피드백 설정 요청 메시지를 생성한다. 바이오 상태 설정 모듈(340)은 피드백 설정 요청 메시지를 피드백 제어 모듈(380)로 전송한다.

학습 집중도 설정 모듈(360)은 수집 모듈(320)의 안면 인식 정보 분석 요청 메시지에 응답하여 학습자(10)의 학습 집중도를 설정한다. 학습 집중도 설정 모듈(360)은 안면 인식 정보 분석 요청 메시지로부터 학습자 식별자 및 안면 인식 정보를 검출한다.

학습 집중도 설정 모듈(360)은 안면 인식 기술을 통해 안면 인식 정보(즉, 영상) 내의 학습자 안면을 인지한다. 학습 집중도 설정 모듈(360)은 인지한 학습자 안면을 분석하여 학습자(10)의 졸음 여부, 자리 이탈 여부 등의 상태를 분석하고, 이를 근거로 학습 집중도를 설정한다. 일례로, 학습 집중도 설정 모듈(360)은 안면 인식을 통해 "매우 좋음", "좋음", "보통", "나쁨" 및 "매우 나쁨" 중에서 하나를 학습 집중도로 설정한다.

학습 집중도 설정 모듈(360)은 학습 집중도의 설정을 완료한 후에 학습 집중도를 포함한 피드백 설정 요청 메시지를 생성한다. 이때, 학습 집중도 설정 모듈(360)은 학습자 식별자 및 학습 집중도를 포함한 피드백 설정 요청 메시지를 생성한다. 학습 집중도 설정 모듈(360)은 피드백 설정 요청 메시지를 피드백 제어 모듈(380)로 전송한다.

피드백 제어 모듈(380)은 바이오 상태 설정 모듈(340) 및/또는 학습 집중도 설정 모듈(360)의 피드백 설정 요청 메시지에 응답하여 피드백 제어 신호를 생성하여 피드백 장치(400)로 전송한다.

피드백 제어 모듈(380)은 피드백 설정 요청 메시지에 응답하여 피드백 장치(400)의 점등 색상, 조명 변화, 향 분사, 음악 재생, 경고음 출력 등의 피드백 동작을 제어하는 피드백 제어 신호를 생성한다.

피드백 제어 모듈(380)은 바이오 상태 설정 모듈(340)의 피드백 설정 요청 메시지에 응답하여 피드백 장치(400)의 음악 재생 및/또는 조명 변화를 제어하기 위한 피드백 제어 신호를 생성한다.

피드백 제어 모듈(380)은 피드백 설정 요청 메시지로부터 학습자 식별자 및 바이오 상태를 검출한다. 피드백 제어 모듈(380)은 바이오 상태를 근거로 음악 재생 및/또는 조명 변화를 제어하기 위한 피드백 제어 신호를 생성한다. 피드백 제어 모듈(380)은 피드백 제어 신호를 피드백 장치(400)로 전송한다.

일례로, 검출한 바이오 상태가 "매우 좋음", "좋음" 및 "보통" 중에서 하나이면, 피드백 제어 모듈(380)은 학습자(10)가 학습에 집중한 상태로 판단하여 피드백 제어 신호를 생성 및 전송하지 않는다.

검출한 바이오 상태가 "나쁨"이면, 피드백 제어 모듈(380)은 학습 시 학습자(10)가 긴장한 것으로 판단하여 긴장을 완화시키는 제1 음원 재생을 요청하는 제1 피드백 제어 신호를 피드백 장치(400)로 전송한다.

검출한 바이오 상태가 "매우 나쁨"이면, 피드백 제어 모듈(380)은 학습 시 학습자(10)가 매우 긴장한 것으로 판단하여 긴장을 완화시키는 제1 음원 재생과 조명 변화를 요청하는 제2 피드백 제어 신호를 피드백 장치(400)로 전송한다.

피드백 제어 모듈(380)은 학습 집중도 설정 모듈(360)의 피드백 설정 요청 메시지에 응답하여 피드백 장치(400)의 점등 색상, 향 분사 및 제2 음원 재생을 제어하기 위한 피드백 제어 신호를 생성한다.

피드백 제어 모듈(380)은 피드백 설정 요청 메시지로부터 학습자 식별자 및 학습 집중도를 검출한다. 피드백 제어 모듈(380)은 학습 집중도를 근거로 피드백 장치(400)의 점등 색상 변경, 향 분사 및 제2 음원 재생 등을 제어하기 위한 피드백 제어 신호를 생성한다. 피드백 제어 모듈(380)은 피드백 제어 신호를 피드백 장치(400)로 전송한다.

일례로, 검출한 학습 집중도가 "매우 좋음"이면, 피드백 제어 모듈(380)은 피드백 장치(400)가 제1 색상으로 점등하도록 제어하는 제3 피드백 제어 신호를 피드백 장치(400)로 전송한다.

검출한 학습 집중도가 "좋음"이면, 피드백 제어 모듈(380)은 피드백 장치(400)가 제2 색상으로 점등하도록 제어하는 제4 피드백 제어 신호를 피드백 장치(400)로 전송한다.

검출한 학습 집중도가 "보통"이면, 피드백 제어 모듈(380)은 피드백 장치(400)가 제3 색상으로 점등하도록 제어하는 제5 피드백 제어 신호를 피드백 장치(400)로 전송한다.

검출한 학습 집중도가 "나쁨"이면, 피드백 제어 모듈(380)은 피드백 장치(400)가 제4 색상으로 점등하고, 향을 분사하도록 제어하는 제6 피드백 제어 신호를 피드백 장치(400)로 전송한다.

검출한 학습 집중도가 "매우 나쁨"이면, 피드백 제어 모듈(380)은 피드백 장치(400)가 제5 색상으로 점등하고, 향을 분사하고, 제2 음원을 출력하도록 제어하는 제7 피드백 제어 신호를 피드백 장치(400)로 전송한다.

여기서, 제1 색상은 초록색이고, 제2 색상은 연두색이고, 제3 색상은 노란색이고, 제4 색상은 주황색이고, 제5 색상은 빨간색일 수 있다.

피드백 장치(400)는 학습 상태 분석 장치(300)의 피드백 제어 신호를 근거로 학습자(10)에게 학습 상태에 따른 다양한 형태의 피드백을 제공한다. 즉, 피드백 장치(400)는 피드백 제어 신호에 따라 점등 색상 변경, 향 분사, 음악 재생 등의 피드백을 학습자(10)에게 제공한다.

도 5를 참조하면, 피드백 장치(400)는 피드백 제공 모듈(410), 발광 제어 모듈(420), 램프 모듈(425), 분사 제어 모듈(430), 분사 모듈(435), 음원 출력 모듈(440) 및 스피커 모듈(445)을 포함하여 구성된다.

피드백 제공 모듈(410)은 학습 상태 분석 장치(300)의 피드백 제어 신호에 응답하여 발광 제어 모듈(420), 분사 제어 모듈(430) 및 음원 출력 모듈(440)로 제어 신호를 전송한다.

즉, 학습 상태 분석 장치(300)로부터 제1 피드백 제어 신호를 수신하면, 피드백 제공 모듈(410)은 제1 음원의 재생을 요청하는 음원 재생 요청 메시지를 음원 출력 모듈(440)로 전송한다.

학습 상태 분석 장치(300)로부터 제2 피드백 제어 신호를 수신하면, 피드백 제공 모듈(410)은 제1 음원의 재생을 요청하는 음원 재생 요청 메시지를 음원 출력 모듈(440)로 전송하고, 휴식을 위한 조명 상태로의 변경을 요청하는 조명 변화 요청 메시지를 발광 제어 모듈(420)로 전송한다.

학습 상태 분석 장치(300)로부터 제3 피드백 제어 신호를 수신하면, 피드백 제공 모듈(410)은 제1 색상의 점등을 요청하는 제1 색상 점등 요청 메시지를 발광 제어 모듈(420)로 전송한다.

학습 상태 분석 장치(300)로부터 제4 피드백 제어 신호를 수신하면, 피드백 제공 모듈(410)은 제2 색상의 점등을 요청하는 제2 색상 점등 요청 메시지를 발광 제어 모듈(420)로 전송한다.

학습 상태 분석 장치(300)로부터 제5 피드백 제어 신호를 수신하면, 피드백 제공 모듈(410)은 제3 색상의 점등을 요청하는 제3 색상 점등 요청 메시지를 발광 제어 모듈(420)로 전송한다.

학습 상태 분석 장치(300)로부터 제6 피드백 제어 신호를 수신하면, 피드백 제공 모듈(410)은 제4 색상의 점등을 요청하는 제4 색상 점등 요청 메시지를 발광 제어 모듈(420)로 전송하고, 집중력 향상을 위한 향의 분사를 요청하는 향 분사 요청 메시지를 분사 제어 모듈(430)로 전송한다.

학습 상태 분석 장치(300)로부터 제7 피드백 제어 신호를 수신하면, 피드백 제공 모듈(410)은 제5 색상의 점등을 요청하는 제5 색상 점등 요청 메시지를 발광 제어 모듈(420)로 전송한다. 피드백 제공 모듈(410)은 집중력 향상을 위한 향의 분사를 요청하는 향 분사 요청 메시지를 분사 제어 모듈(430)로 전송하고, 경고음의 출력을 요청하는 경고음 출력 요청 메시지를 음원 출력 모듈(440)로 전송한다.

발광 제어 모듈(420)은 피드백 제공 모듈(410)의 점등 요청 메시지에 응답하여 램프 모듈(425)의 점등 색상을 제어하는 점등 제어 신호를 출력한다.

발광 제어 모듈(420)은 피드백 제어 모듈(380)의 조명 변화 요청 메시지에 응답하여 학습자(10)의 휴식을 유도하기 위해 조도를 낮추도록 램프 모듈(425)을 제어한다. 그에 따라, 램프 모듈(425)은 조도를 설정 조도까지 서서히 감소시켜 학습자(10)의 휴식을 유도한다.

발광 제어 모듈(420)은 피드백 제공 모듈(410)의 제1 색상 점등 요청에 응답하여 램프 모듈(425)이 제1 색상(즉, 초록색)으로 점등하도록 제어한다. 발광 제어 모듈(420)은 피드백 제공 모듈(410)의 제2 색상 점등 요청에 응답하여 램프 모듈(425)이 제2 색상(즉, 연두색)으로 점등하도록 제어한다. 발광 제어 모듈(420)은 피드백 제공 모듈(410)의 제3 색상 점등 요청에 응답하여 램프 모듈(425)이 제3 색상(즉, 노란색)으로 점등하도록 제어한다. 발광 제어 모듈(420)은 피드백 제공 모듈(410)의 제2 색상 점등 요청에 응답하여 램프 모듈(425)이 제4 색상(즉, 주황색)으로 점등하도록 제어한다. 발광 제어 모듈(420)은 피드백 제공 모듈(410)의 제5 색상 점등 요청에 응답하여 램프 모듈(425)이 제5 색상(즉, 빨간색)으로 점등하도록 제어한다. 그에 따라, 램프 모듈(425)은 발광 제어 모듈(420)의 제어에 따라 제1 색상 내지 제5 색상 중에서 하나의 색상으로 발광하고, 다름 제어시까지 해당 색상을 발광하는 상태를 유지한다.

분사 제어 모듈(430)은 피드백 제공 모듈(410)의 향 분사 요청 메시지에 응답하여 학습자(10)가 학습에 집중하는데 도움을 주는 향을 분사하도록 분사 모듈(435)을 제어한다. 그에 따라, 분사 모듈(435)은 미리 저장된 향수를 학습자(10)가 학습하는 공간에 분사하여 학습자(10)가 학습에 집중하거나, 긴장이 완화되도록 유도한다.

음원 출력 모듈(440)은 피드백 제공 모듈(410)의 요청 메시지에 응답하여 스피커 모듈(445)을 통해 음원을 출력한다. 즉, 음원 출력 모듈(440)은 피드백 제공 모듈(410)의 음원 재생 요청 메시지에 응답하여 스피커 모듈(445)을 통해 제1 음원을 출력한다. 음원 출력 모듈(440)은 피드백 제공 모듈(410)의 경고음 출력 요청 메시지에 응답하여 스피커 모듈(445)을 통해 제2 음원(즉, 경고음)을 출력한다.

이를 통해, 피드백 장치(400)는 학습자(10)의 학습 상태를 실시간으로 확인할 수 있고, 습자의 학습 상태 분석을 통해 근원적인 문제점 해결을 돕는 조명 효과 및 다양한 향, 음악을 제공하여 학습자(10)가 학습에 집중할 수 있도록 한다.

한편, 도 6을 참조하면, 피드백 장치(400)는 학습자(10)가 학습에 집중한 시간인 학습 집중 시간을 카운트하는 학습 집중 시간 카운트 모듈(450) 및 학습 집중 시간 카운트 모듈(450)에서 카운트한 학습 집중 시간을 표시하는 디스플레이 모듈(455)을 더 포함할 수 있다.

피드백 제공 모듈(410)은 학습자 식별자 및 학습 집중도를 포함한 학습 집중 시간 카운트 요청 메시지를 생성하여 학습 지중 시간 카운트 모듈로 전송한다.

학습 집중 시간 카운트 모듈(450)은 피드백 제공 모듈(410)의 학습 집중 시간 카운트 요청 메시지에 응답하여 학습자(10)가 학습에 집중한 시간인 학습 집중 시간을 카운트한다. 학습 집중 시간 카운트 모듈(450)은 학습 집중 시간 카운트 요청 메시지로부터 학습 집중도를 검출한다. 학습 집중 시간 카운트 모듈(450)은 학습 집중도가 "매우 좋음" 또는 "좋음"이면 학습 집중 시간의 카운트를 개시하고, 학습 집중도가 "보통" 이하로 변경되면 학습 집중 시간의 카운트를 종료한다. 이를 통해, 학습 집중 시간 카운트 모듈(450)은 학습자(10)의 학습 집중도가 "좋음"이상을 연속적으로 유지한 시간인 학습 집중 시간을 카운트한다.

학습 집중 시간 카운트 모듈(450)은 발광 제어 모듈(420)의 제어에 의해 발광하는 램프 모듈(425)의 발광 색상을 근거로 학습 집중 시간을 카운트할 수도 있다. 즉, 학습 집중 시간 카운트 모듈(450)은 램프 모듈(425)이 제1 색상 또는 제2 색상을 출력하면 학습 집중 시간의 카운트를 개시하고, 학습 집중도가 제3 색상 내지 제5 색상을 출력하면 학습 집중 시간의 카운트를 종료한다.

학습 집중 시간 카운트 모듈(450)은 학습 집중 시간을 포함한 학습 집중 시간 출력 요청을 디스플레이 모듈(455)로 전송한다.

도 7을 참조하면, 디스플레이 모듈(455)은 학습 집중 시간 카운트 모듈(450)의 학습 집중 시간 출력 요청에 응답하여 학습 집중 시간을 표시한다. 이때, 디스플레이 모듈(455)은 학습 집중 시간 카운트 모듈(450)에서 카운트하는 학습 집중 시간을 실시간으로 표시한다.

이상의 실시 예에서는 피드백 제공 장치가 학습자(10)가 학습하는 공간에 설치된 것을 예로 들어 설명하였으나, 도 8에 도시된 바와 같이, 학습자(10)의 학습을 관리하는 관리자(20; 교사 또는 학부모)가 위치한 공간에 설치되어 원격에서 학습자(10)의 학습 상태를 모니터링하도록 구성될 수도 있다.

이하 첨부된 도면을 참조하여, 본 발명의 실시 예에 따른 학습 지원 방법을 설명하면 아래와 같다.

도 9을 참조하면, 바이오 정보 수집 장치(100)는 학습 중인 학습자(10)의 바이오 정보를 수집한다(S100). 바이오 정보 수집 장치(100)는 학습자(10)가 착용하는 스마트 워치와 같은 웨어러블 디바이스로 구성된다. 바이오 정보 수집 장치(100)는 심박도 측정 등을 수행한 결과인 바이오 정보를 수집한다. 바이오 정보 수집 장치(100)는 학습자 식별자 및 바이오 정보를 포함한 학습 상태 분석 요청 메시지를 생성하고, 학습 상태 분석 요청 메시지를 학습 상태 분석 장치(300)로 전송한다.

도 10을 참조하면, 제1 제어 모듈(120)은 학습자(10)의 학습 개시를 감지한다. 제1 제어 모듈(120)은 학습자(10)에 의해 학습 개시 메시지가 입력되는 학습 개시로 감지한다. 이때, 제1 제어 모듈(120)은 안면 인식 정보 수집 장치(200)의 수집 개시 요청 메시지를 수신하면 학습 개시로 감지할 수도 있다. 학습 개시로 감지하면(S110; 예), 제1 제어 모듈(120)은 설정 시간 간격으로 바이오 정보 수집 요청 메시지를 생성하여 센서 모듈 및 바이오 정보 생성 모듈(160)로 전송한다(S120).

바이오 센서 모듈(140)은 제1 제어 모듈(120)의 바이오 정보 수집 요청 메시지에 응답하여 학습자(10)의 바이오 신호를 센싱한다(S130). 바이오 센서 모듈(140)은 센싱한 바이오 신호를 바이오 정보 생성 모듈(160)로 출력한다. 이때, 바이오 센서 모듈(140)은 심박도 센서 등과 같이 학습자(10)의 바이오 정보를 측정(센싱)할 수 있는 모듈로 구성된다. 바이오 센서 모듈(140)은 학습자(10)의 심박도를 측정하는 심박 센서로 구성되어, 센싱한 심박도에 대응하는 바이오 신호를 바이오 정보 생성 모듈(160)로 출력하는 것을 일례로 한다.

바이오 정보 생성 모듈(160)은 제1 제어 모듈(120)의 바이오 정보 수집 요청 메시지에 응답하여 바이오 센서 모듈(140)의 바이오 신호를 근거로 학습자(10)의 바이오 정보를 생성한다(S140). 즉, 바이오 정보 생성 모듈(160)은 바이오 센서 모듈(140)의 바이오 신호를 수집하고, 바이오 신호를 데이터 형태인 바이오 정보로 변환한다. 바이오 정보 생성 모듈(160)은 바이오 센서로 모듈의 심박도 바이오 신호를 바이오 정보인 심박도로 변환하는 것을 일례로 한다.

바이오 정보 생성 모듈(160)은 학습자 식별자 및 바이오 정보를 포함한 학습 상태 분석 요청 메시지를 생성하여 학습 상태 분석 장치(300)로 전송한다(S150). 이때, 바이오 정보 생성 모듈(160)은 학습자(10; 즉, 소유자)의 학습자 식별자를 미리 설정(저장)하고 있다.

안면 인식 정보 수집 장치(200)는 학습 중인 학습자(10)의 안면 인식 정보를 수집한다(S200). 안면 인식 정보 수집 장치(200)는 학습자(10)가 학습 시 사용하는 스마트 폰, 태블릿 등의 디바이스로 구성된다. 안면 인식 정보 수집 장치(200)는 안면 인식을 위한 별도의 장치로 구성될 수도 있다. 안면 인식 정보 수집 장치(200)는 학습자(10)의 안면 인식을 수행한 결과인 안면 인식 정보를 수집한다. 안면 인식 정보 수집 장치(200)는 학습자 식별자 및 안면 인식 정보를 포함한 학습 상태 분석 요청 메시지를 생성하고, 학습 상태 분석 요청 메시지를 학습 상태 분석 장치(300)로 전송한다.

여기서, 도 9에서는 S200 단계가 S100 단계 이후에 수행되는 것으로 도시되었으나, 이에 한정되지 않고 S100 단계 및 S200 단계가 동시에 수행되거나, S200 단계 이후에 S100 단계가 수행될 수도 있다.

도 11을 참조하면, 제2 제어 모듈(220)은 학습자(10)의 학습 개시를 감지한다. 제2 제어 모듈(220)은 학습자(10)에 의해 학습 개시 메시지가 입력되는 학습 개시로 감지한다. 학습 개시로 감지하면(S210; 예), 제2 제어 모듈(220)은 안면 인식 정보 수집 요청 메시지를 생성하여 카메라 모듈(240) 및 안면 인식 정보 생성 모듈(260)로 전송한다(S220).

카메라 모듈(240)은 제2 제어 모듈(220)의 안면 인식 정보 수집 요청 메시지에 응답하여 학습자(10)를 촬영하여 학습 영상을 생성한다(S230). 카메라 모듈(240)은 학습 영상을 포함한 안면 인식 정보 생성 요청 메시지를 생성하여 안면 인식 정보 생성 모듈(260)로 전송한다.

안면 인식 정보 생성 모듈(260)은 카메라 모듈(240)의 안면 인식 정보 생성 요청 메시지에 응답하여 안면 인식 정보를 생성한다(S240). 안면 인식 정보 생성 모듈(260)은 안면 인식 정보 생성 요청 메시지로부터 학습 영상을 검출한다. 안면 인식 정보 생성 모듈(260)은 학습 영상으로부터 학습자(10)의 안면이 배치된 영역을 크롭(Crop)한 안면 인식 정보를 생성한다.

안면 안식 정보 생성 모듈은 학습자 식별자 및 안면 인식 정보를 포함한 학습 상태 분석 요청 메시지를 학습 상태 분석 장치(300)로 전송한다(S250).

학습 상태 분석 장치(300)는 바이오 정보 수집 장치(100) 및/또는 안면 인식 정보 수집 장치(200)의 학습 상태 분석 요청 메시지에 응답하여 바이오 정보 및 안면 인식 정보를 근거로 학습자(10)의 학습 상태 설정한다(S300). 학습 상태 분석 장치(300)는 학습 상태 분석 요청 메시지에 포함된 안면 인식 정보 및 바이오 정보를 근거로 학습자(10)의 학습 상태를 분석한다.

도 12를 참조하면, 수집 모듈(320)은 바이오 정보 수집 장치(100)의 학습 상태 분석 요청에 응답하여 학습 상태 분석 요청 메시지로부터 학습자 식별자 및 바이오 정보를 검출한다(S310). 수집 모듈(320)은 학습자 식별자 및 바이오 정보를 포함한 바이오 정보 분석 요청 메시지를 생성하여 바이오 상태 설정 모듈(340)로 전송한다.

바이오 상태 설정 모듈(340)은 설정 모듈의 바이오 정보 분석 요청 메시지에 응답하여 바이오 정보 분석 요청 메시지로부터 검출한 바이오 정보를 복수의 분석 기준 값과 비교하여 미리 설정된 복수의 바이오 단계 중에서 하나의 바이오 단계를 학습자(10)의 바이오 상태로 설정한다(S320). 일례로, 바이오 상태 설정 모듈(340)은 제1 심박도 설정 값 내지 제4 심박도 설정 값과 바이오 정보인 심박도를 비교하여 "매우 좋음", "좋음", "보통", "나쁨" 및 "매우 나쁨" 중에서 하나를 학습자(10)의 바이오 상태로 설정한다. 이때, 바이오 상태 설정 모듈(340)은 심박도가 제1 심박도 설정 값 이상이면 바이오 상태를 "매우 좋음"으로 설정한다. 바이오 상태 설정 모듈(340)은 심박도가 제1 심박도 미만이고, 제2 심박도 설정 값 이상이면 바이오 상태를 "좋음"으로 설정한다. 바이오 상태 설정 모듈(340)은 심박도가 제2 심박도 미만이고, 제3 심박도 설정 값 이상이면 바이오 상태를 "보통"으로 설정한다. 바이오 상태 설정 모듈(340)은 심박도가 제3 심박도 미만이고, 제4 심박도 설정 값 이상이면 바이오 상태를 "나쁨"으로 설정한다. 바이오 상태 설정 모듈(340)은 심박도가 제4 심박도 미만이면 바이오 상태를 "매우 나쁨"으로 설정한다.

바이오 상태 설정 모듈(340)은 학습자(10)의 바이오 상태 설정을 완료한 후에 학습자 식별자 및 바이오 상태를 포함한 피드백 설정 요청 메시지를 생성하여 피드백 제어 모듈(380)로 전송한다(S330).

수집 모듈(320)은 안면 인식 정보 수집 모듈(320)의 학습 상태 분석 요청에 응답하여 학습 상태 분석 요청 메시지로부터 학습자 식별자 및 안면 인식 정보를 검출한다(S340). 수집 모듈(320)은 학습자 식별자 및 안면 인식 정보를 포함한 안면 인식 정보 분석 요청 메시지를 생성하여 학습 집중도 설정 모듈(360)로 전송한다.

학습 집중도 설정 모듈(360)은 안면 인식 정보 수집 장치(200)의 안면 인식 정보 분석 요청 메시지에 응답하여 안면 인식 기술을 통해 안면 인식 정보 분석 요청 메시지로부터 검출한 안면 인식 정보(즉, 영상) 내의 학습자 안면을 인지한다(S350).

학습 집중도 설정 모듈(360)은 인지한 학습자 안면을 분석하여 학습자(10)의 졸음 여부, 자리 이탈 여부 등의 상태를 분석한다(S360).

학습 집중도 설정 모듈(360)은 S360 단계의 분석 결과를 근거로 학습 집중도를 설정한다(S370). 일례로, 학습 집중도 설정 모듈(360)은 안면 인식을 통해 "매우 좋음", "좋음", "보통", "나쁨" 및 "매우 나쁨" 중에서 하나를 학습 집중도로 설정한다.

학습 집중도 설정 모듈(360)은 학습 집중도의 설정을 완료한 후에 학습자 식별자 및 학습 집중도를 포함한 피드백 설정 요청 메시지를 생성하여 피드백 제어 모듈(380)로 전송한다(S380).

여기서, 도 12에서는 S310 단계 내지 S330 단계 이후에 S340 단계 내지 S380 단계가 수행되는 것으로 도시되었으나, 이에 한정되지 않고 동시에 수행될 수 있다.

학습 상태 분석 장치(300)는 S300 단계에서 설정된 학습 상태를 근거로 피드백 제어 신호를 생성하여 피드백 장치(400)로 전송한다(S400). 즉, 피드백 제어 모듈(380)은 바이오 상태 설정 모듈(340) 및/또는 학습 집중도 설정 모듈(360)의 피드백 설정 요청 메시지에 응답하여 학습 자의 학습 상태를 근거로 피드백 제어 신호를 생성하고, 피드백 제어 신호를 피드백 장치(400)로 전송한다. 이때, 피드백 제어 모듈(380)은 피드백 설정 요청 메시지에 응답하여 피드백 장치(400)의 점등 색상, 조명 변화, 향 분사, 음악 재생, 경고음 출력 등의 피드백 동작을 제어하는 피드백 제어 신호를 생성한다.

도 13 및 도 14를 참조하면, 피드백 설정 요청 메시지로부터 검출한 바이오 상태가 "나쁨"이면(S405), 피드백 제어 모듈(380)은 학습 시 학습자(10)가 긴장한 것으로 판단하여 긴장을 완화시키는 제1 음원 재생을 요청하는 제1 피드백 제어 신호를 피드백 장치(400)로 전송한다(S410).

피드백 설정 요청 메시지로부터 검출한 바이오 상태가 "매우 나쁨"이면(S415; 예), 피드백 제어 모듈(380)은 학습 시 학습자(10)가 매우 긴장한 것으로 판단하여 긴장을 완화시키는 제1 음원 재생과 조명 변화를 요청하는 제2 피드백 제어 신호를 피드백 장치(400)로 전송한다(S420).

피드백 설정 요청 메시지로부터 검출한 학습 집중도가 "매우 좋음"이면(S425; 예), 피드백 제어 모듈(380)은 피드백 장치(400)가 제1 색상으로 점등하도록 제어하는 제3 피드백 제어 신호를 피드백 장치(400)로 전송한다(S430). 여기서, 제1 색상은 초록색인 것을 일례로 한다.

피드백 설정 요청 메시지로부터 검출한 학습 집중도가 "좋음"이면(S435; 예), 피드백 제어 모듈(380)은 피드백 장치(400)가 제2 색상으로 점등하도록 제어하는 제4 피드백 제어 신호를 피드백 장치(400)로 전송한다(S440). 여기서, 제2 색상은 연두색인 것을 일례로 한다.

피드백 설정 요청 메시지로부터 검출한 학습 집중도가 "보통"이면(S445; 예), 피드백 제어 모듈(380)은 피드백 장치(400)가 제3 색상으로 점등하도록 제어하는 제5 피드백 제어 신호를 피드백 장치(400)로 전송한다(S450). 여기서, 제3 색상은 노란색인 것을 일례로 한다.

피드백 설정 요청 메시지로부터 검출한 학습 집중도가 "나쁨"이면(S455; 예), 피드백 제어 모듈(380)은 피드백 장치(400)가 제4 색상으로 점등하고, 향을 분사하도록 제어하는 제6 피드백 제어 신호를 피드백 장치(400)로 전송한다(S460). 여기서, 제4 색상은 주황색인 것을 일례로 한다.

피드백 설정 요청 메시지로부터 검출한 학습 집중도가 "매우 나쁨"이면(S465; 예), 피드백 제어 모듈(380)은 피드백 장치(400)가 제5 색상으로 점등하고, 향을 분사하고, 제2 음원을 출력하도록 제어하는 제7 피드백 제어 신호를 피드백 장치(400)로 전송한다(S470). 여기서, 제5 색상은 빨간색인 것을 일례로 한다.

피드백 장치(400)는 학습 상태 분석 장치(300)의 피드백 제어 신호를 근거로 학습자(10)에게 학습 상태에 따른 다양한 형태의 피드백을 제공한다(S500). 즉, 피드백 장치(400)는 피드백 제어 신호에 따라 점등 색상 변경, 향 분사, 음악 재생 등의 피드백을 학습자(10)에게 제공한다.

도 15 및 도 16을 참조하면, 학습 상태 분석 장치(300)로부터 제1 피드백 제어 신호를 수신하면(S511; 예), 피드백 제공 모듈(410)은 제1 음원의 재생을 요청하는 음원 재생 요청 메시지를 음원 출력 모듈(440)로 전송한다(S512).

학습 상태 분석 장치(300)로부터 제2 피드백 제어 신호를 수신하면(S521; 예), 피드백 제공 모듈(410)은 제1 음원의 재생을 요청하는 음원 재생 요청 메시지를 음원 출력 모듈(440)로 전송한다(S522).

음원 출력 모듈(440)은 피드백 제공 모듈(410)의 음원 재생 요청 메시지에 응답하여 스피커 모듈(445)을 통해 제1 음원을 출력한다(S523).

피드백 제공 모듈(410)은 휴식을 위한 조명 상태로의 변경을 요청하는 조명 변화 요청 메시지를 발광 제어 모듈(420)로 전송한다(S524).

발광 제어 모듈(420)은 피드백 제어 모듈(380)의 조명 변화 요청 메시지에 응답하여 학습자(10)의 휴식을 유도하기 위해 조도를 낮추도록 램프 모듈(425)을 제어한다. 그에 따라, 램프 모듈(425)은 조도를 설정 조도까지 서서히 감소시켜 학습자(10)의 휴식을 유도한다(S525).

학습 상태 분석 장치(300)로부터 제3 피드백 제어 신호를 수신하면(S531; 예), 피드백 제공 모듈(410)은 제1 색상의 점등을 요청하는 제1 색상 점등 요청 메시지를 발광 제어 모듈(420)로 전송한다(S532).

발광 제어 모듈(420)은 피드백 제공 모듈(410)의 제1 색상 점등 요청에 응답하여 램프 모듈(425)이 제1 색상(즉, 초록색)으로 점등하도록 제어한다(S533).

학습 상태 분석 장치(300)로부터 제4 피드백 제어 신호를 수신하면(S541; 예), 피드백 제공 모듈(410)은 제2 색상의 점등을 요청하는 제2 색상 점등 요청 메시지를 발광 제어 모듈(420)로 전송한다(S542).

발광 제어 모듈(420)은 피드백 제공 모듈(410)의 제2 색상 점등 요청에 응답하여 램프 모듈(425)이 제2 색상(즉, 연두색)으로 점등하도록 제어한다(S543).

학습 상태 분석 장치(300)로부터 제5 피드백 제어 신호를 수신하면(S551; 예), 피드백 제공 모듈(410)은 제3 색상의 점등을 요청하는 제3 색상 점등 요청 메시지를 발광 제어 모듈(420)로 전송한다(S552).

발광 제어 모듈(420)은 피드백 제공 모듈(410)의 제3 색상 점등 요청에 응답하여 램프 모듈(425)이 제3 색상(즉, 노란색)으로 점등하도록 제어한다(S553).

학습 상태 분석 장치(300)로부터 제6 피드백 제어 신호를 수신하면(S561; 예), 피드백 제공 모듈(410)은 제4 색상의 점등을 요청하는 제4 색상 점등 요청 메시지를 발광 제어 모듈(420)로 전송한다(S562).

발광 제어 모듈(420)은 피드백 제공 모듈(410)의 제2 색상 점등 요청에 응답하여 램프 모듈(425)이 제4 색상(즉, 주황색)으로 점등하도록 제어한다(S563).

피드백 제공 모듈(410)은 집중력 향상을 위한 향의 분사를 요청하는 향 분사 요청 메시지를 분사 제어 모듈(430)로 전송한다(S564).

분사 제어 모듈(430)은 피드백 제공 모듈(410)의 향 분사 요청 메시지에 응답하여 학습자(10)가 학습에 집중하는데 도움을 주는 향을 분사하도록 분사 모듈(435)을 제어한다. 그에 따라, 분사 모듈(435)은 미리 저장된 향수를 학습자(10)가 학습하는 공간에 분사하여 학습자(10)가 학습에 집중하거나, 긴장이 완화되도록 유도한다(S565).

학습 상태 분석 장치(300)로부터 제7 피드백 제어 신호를 수신하면(S571; 예), 피드백 제공 모듈(410)은 제5 색상의 점등을 요청하는 제5 색상 점등 요청 메시지를 발광 제어 모듈(420)로 전송한다(S572).

발광 제어 모듈(420)은 피드백 제공 모듈(410)의 제5 색상 점등 요청에 응답하여 램프 모듈(425)이 제5 색상(즉, 빨간색)으로 점등하도록 제어한다(S573).

피드백 제공 모듈(410)은 집중력 향상을 위한 향의 분사를 요청하는 향 분사 요청 메시지를 분사 제어 모듈(430)로 전송한다(S574).

분사 제어 모듈(430)은 피드백 제공 모듈(410)의 향 분사 요청 메시지에 응답하여 학습자(10)가 학습에 집중하는데 도움을 주는 향을 분사하도록 분사 모듈(435)을 제어한다. 그에 따라, 분사 모듈(435)은 미리 저장된 향수를 학습자(10)가 학습하는 공간에 분사하여 학습자(10)가 학습에 집중하거나, 긴장이 완화되도록 유도한다(S575).

피드백 제공 모듈(410)은 경고음의 출력을 요청하는 경고음 출력 요청 메시지를 음원 출력 모듈(440)로 전송한다(S576).

음원 출력 모듈(440)은 피드백 제공 모듈(410)의 경고음 출력 요청 메시지에 응답하여 스피커 모듈(445)을 통해 제2 음원(즉, 경고음)을 출력한다(S578).

피드백 출력 단계(S500)는 학습자(10)의 학습 집중 시간을 카운트하는 단계 및 학습 집중 시간을 표시하는 단계를 더 포함할 수 있다.

도 17을 참조하면, 피드백 제공 모듈(410)은 학습자 식별자 및 학습 집중도를 포함한 학습 집중 시간 카운트 요청 메시지를 생성하여 학습 지중 시간 카운트 모듈로 전송한다(S581).

학습 집중 시간 카운트 모듈(450)은 피드백 제공 모듈(410)의 학습 집중 시간 카운트 요청 메시지에 응답하여 학습 집중 시간 카운트 요청 메시지로부터 학습 집중도를 검출한다(S582).

학습 집중도가 "매우 좋음" 또는 "좋음"이면(S583; 예), 학습 집중 시간 카운트 모듈(450)은 학습 집중 시간의 카운트를 개시한다(S584).

학습 집중도가 "보통" 이하로 변경되면(S585; 예), 학습 집중 시간 카운트 모듈(450)은 학습 집중 시간의 카운트를 종료한다(S586). 이를 통해, 학습 집중 시간 카운트 모듈(450)은 학습자(10)의 학습 집중도가 "좋음"이상을 연속적으로 유지한 시간인 학습 집중 시간을 카운트한다.

학습 집중 시간 카운트 모듈(450)은 학습 집중 시간을 포함한 학습 집중 시간 출력 요청을 디스플레이 모듈(455)로 전송한다(S587).

한편, S580 단계에서, 학습 집중 시간 카운트 모듈(450)은 발광 제어 모듈(420)의 제어에 의해 발광하는 램프 모듈(425)의 발광 색상을 근거로 학습 집중 시간을 카운트할 수도 있다. 즉, 학습 집중 시간 카운트 모듈(450)은 램프 모듈(425)이 제1 색상 또는 제2 색상을 출력하면 학습 집중 시간의 카운트를 개시하고, 학습 집중도가 제3 색상 내지 제5 색상을 출력하면 학습 집중 시간의 카운트를 종료한다.

디스플레이 모듈(455)은 학습 집중 시간 카운트 모듈(450)의 학습 집중 시간 출력 요청에 응답하여 학습 집중 시간을 표시한다(S590). 이때, 디스플레이 모듈(455)은 학습 집중 시간 카운트 모듈(450)에서 카운트하는 학습 집중 시간을 실시간으로 표시한다.

이상의 설명은 본 발명의 기술 사상을 예시적으로 설명한 것에 불과한 것으로서, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 다양한 수정 및 변형이 가능할 것이다. 따라서, 본 발명에 개시된 실시예들은 본 발명의 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시예에 의하여 본 발명의 기술 사상의 범위가 한정되는 것은 아니다. 본 발명의 보호 범위는 아래의 청구범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술 사상은 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.

100: 바이오 정보 수집 장치 120: 제1 제어 모듈
140: 바이오 센서 모듈 160: 바이오 정보 생성 모듈
200: 안면 인식 정보 수집 장치 220: 제2 제어 모듈
240: 카메라 모듈 260: 안면 인식 정보 생성 모듈
300: 학습 상태 분석 장치 320: 수집 모듈
320: 바이오 상태 설정 모듈 320: 학습 집중도 설정 모듈
320: 피드백 제어 모듈 400: 피드백 장치
410: 피드백 제공 모듈 420: 발광 제어 모듈
425: 램프 모듈 430: 분사 제어 모듈
435: 분사 모듈 440: 음원 출력 모듈
445: 스피커 모듈 450: 학습 집중 시간 카운트 모듈
455: 디스플레이 모듈

Claims

학습 중인 학습자의 바이오 정보를 수집하고, 바이오 정보를 포함한 학습 상태 분석 요청 메시지를 출력하는 바이오 정보 수집 장치;
상기 학습자의 안면 인식 정보를 수집하고, 상기 안면 인식 정보를 포함한 학습 상태 분석 요청 메시지를 출력하는 안면 인식 정보 수집 장치;
상기 바이오 정보 수집 장치의 학습 상태 분석 요청 메시지에 응답하여 상기 학습 상태 분석 요청 메시지로부터 검출한 바이오 정보를 근거로 상기 학습자의 바이오 상태를 설정하고, 상기 안면 인식 정보 수집 장치의 학습 상태 분석 요청 메시지에 응답하여 상기 학습 상태 분석 요청 메시지로부터 검출한 안면 인식 정보를 근거로 상기 학습자의 학습 집중도를 설정하고, 상기 바이오 상태 및 상기 학습 집중도를 포함한 학습 상태를 근거로 피드백 제어 신호를 출력하는 학습 상태 분석 장치; 및
상기 학습 상태 분석 장치의 피드백 제어 신호에 응답하여 점등 색상 변경, 조도 변경, 향 분사 및 음원 재생 중에서 적어도 하나의 피드백을 출력하는 피드백 장치를 포함하고,
상기 피드백 장치는,
상기 학습 상태 분석 장치의 피드백 제어 신호에 응답하여 제1 색상 내지 제5 색상 중에서 하나의 색상으로 점등을 요청하는 점등 요청 메시지를 출력하는 피드백 제공 모듈;
상기 피드백 제공 모듈의 점등 요청 메시지에 응답하여 점등 색상을 제어하는 점등 제어 신호를 출력하는 발광 제어 모듈;
상기 발광 제어 모듈의 점등 제어 신호에 응답하여 제1 색상 내지 제5 색상 중에서 하나의 색상으로 점등하고, 다음 점등 제어 신호를 수신할 때까지 점등 색상을 유지하는 램프 모듈;
상기 램프 모듈의 발광 색상을 근거로 학습 집중 시간을 카운트하되, 상기 램프 모듈이 제1 색상 및 제2 색상 중에서 하나의 색상으로 점등하면 상기 학습 집중 시간의 카운트를 개시한 후 학습 집중 시간 출력 요청을 출력하고, 상기 학습 집중 시간의 카운트를 개시한 후에 상기 램프 모듈이 제3 색상 내지 제5 색상 중에서 하나의 색상으로 점등하면 상기 학습 집중 시간의 카운트를 종료하는 학습 집중 시간 카운트 모듈; 및
상기 학습 집중 시간 카운트 모듈의 학습 집중 시간 출력 요청에 응답하여 상기 학습 집중 시간 카운트 모듈에서 카운트하는 상기 학습 집중 시간을 표시하는 디스플레이 모듈을 포함하는 학습 지원 시스템.
제1항에 있어서,
상기 바이오 정보 수집 장치는,
상기 학습자의 학습 개시를 감지하면 바이오 정보 수집 요청 메시지를 출력하는 제1 제어 모듈;
상기 제1 제어 모듈의 바이오 정보 수집 요청 메시지에 응답하여 상기 학습자의 바이오 신호를 센싱하되, 심박 센서로 구성되어 상기 학습자의 심박도를 바이오 신호로 센싱하고, 상기 바이오 신호를 출력하는 바이오 센서 모듈; 및
상기 제1 제어 모듈의 바이오 정보 수집 요청 메시지에 응답하여 상기 바이오 센서 모듈에서 출력된 상기 바이오 신호를 데이터 형태인 바이오 정보로 변환하고, 상기 바이오 정보를 포함한 학습 상태 분석 요청 메시지를 상기 학습 상태 분석 장치로 출력하는 바이오 정보 생성 모듈을 포함하는 학습 지원 시스템.
제1항에 있어서,
상기 안면 인식 정보 수집 장치는,
상기 학습자의 학습 개시를 감지하면 안면 인식 정보 수집 요청 메시지를 출력하는 제2 제어 모듈;
상기 제2 제어 모듈의 안면 인식 정보 수집 요청 메시지에 응답하여 상기 학습자를 촬영하여 학습 영상을 생성하고, 상기 학습 영상을 포함한 안면 인식 정보 생성 요청 메시지를 출력하는 카메라 모듈; 및
상기 제2 제어 모듈의 안면 인식 정보 수집 요청 메시지에 응답하여 상기 카메라 모듈의 안면 인식 정보 생성 요청 메시지로부터 학습 영상을 검출하고, 상기 학습 영상으로부터 상기 학습자의 안면이 배치된 영역을 크롭하여 안면 인식 정보를 생성하고, 상기 안면 인식 정보를 포함한 학습 상태 분석 요청 메시지를 상기 학습 상태 분석 장치로 출력하는 안면 인식 정보 생성 모듈을 포함하는 학습 지원 시스템.
제1항에 있어서,
상기 학습 상태 분석 장치는,
상기 바이오 정보 수집 장치의 학습 상태 분석 요청 메시지에 응답하여 상기 학습 상태 분석 요청 메시지로부터 검출한 바이오 정보를 포함한 바이오 정보 분석 요청 메시지를 출력하고, 상기 안면 인식 정보 수집 장치의 학습 상태 분석 요청 메시지에 응답하여 상기 학습 상태 분석 요청 메시지로부터 검출한 안면 인식 정보를 포함한 안면 인식 정보 분석 요청 메시지를 출력하는 수집 모듈;
상기 수집 모듈의 바이오 정보 분석 요청 메시지에 응답하여 상기 바이오 정보 분석 요청 메시지로부터 검출한 바이오 정보를 복수의 분석 기준 값과 비교하여 복수의 바이오 단계 중에서 하나의 바이오 단계를 상기 학습자의 바이오 상태로 설정하고, 상기 바이오 상태를 포함한 피드백 설정 요청 메시지를 출력하는 바이오 상태 설정 모듈;
상기 수집 모듈의 안면 인식 정보 분석 요청 메시지에 응답하여 상기 안면 인식 정보 분석 요청 메시지로부터 검출한 안면 인식 정보를 근거로 상기 학습자의 학습 집중도를 설정하고, 상기 학습 집중도를 포함한 피드백 설정 요청 메시지를 출력하는 학습 집중도 설정 모듈; 및
상기 바이오 상태 설정 모듈 및 상기 학습 집중도 설정 모듈 중에서 적어도 하나의 피드백 설정 요청 메시지에 응답하여 점등 색상 변경, 조도 변경, 향 분사 및 음원 재생 중에서 적어도 하나의 피드백 동작을 제어하는 피드백 제어 신호를 상기 피드백 장치로 출력하는 피드백 제어 모듈을 포함하는 학습 지원 시스템.
제4항에 있어서,
상기 바이오 상태 설정 모듈은,
제1 심박도 설정값 내지 제4 심박도 설정값을 설정하고, 상기 바이오 정보인 심박도를 상기 제1 심박도 설정값 내지 제4 심박도 설정값을 비교하여 상기 학습자의 바이오 상태를 설정하되,
상기 심박도가 상기 제1 심박도 설정값 이상이면 상기 학습자의 바이오 상태를 제5 단계로 설정하고, 상기 심박도가 상기 제1 심박도 설정값 미만이고, 제2 심박도 설정 값 이상이면 상기 학습자의 바이오 상태를 제4 단계로 설정하고, 상기 심박도가 상기 제2 심박도 설정값 미만이고, 제3 심박도 설정 값 이상이면 상기 학습자의 바이오 상태를 제23 단계로 설정하고, 상기 심박도가 상기 제3 심박도 설정값 미만이고, 제4 심박도 설정 값 이상이면 상기 학습자의 바이오 상태를 제2 단계로 설정하고, 상기 심박도가 상기 제4 심박도 설정값 미만이면 상기 학습자의 바이오 상태를 제1 단계로 설정하는 학습 지원 시스템.
제4항에 있어서,
상기 학습 집중도 설정 모듈은,
상기 안면 인식 정보에 대한 안면 인식을 수행하여 상기 안면 인식 정보 내의 학습자 안면을 인지하고, 상기 학습자 안면을 분석하여 상기 학습자의 졸음 여부 및 자리 이탈 여부를 분석하고, 분석 결과를 근거로 학습 집중도를 설정하되, 제1 단계 내지 제5 단계 중에서 하나를 상기 학습자의 학습 집중도로 설정하는 학습 지원 시스템.
제4항에 있어서,
상기 피드백 제어 모듈은,
상기 학습자의 바이오 상태가 제4 단계이면 제1 음원 재생을 요청하는 제1 피드백 제어 신호를 상기 피드백 장치로 전송하고,
상기 학습자의 바이오 상태가 제5 단계이면 제1 음원 재생과 조명 변화를 요청하는 제2 피드백 제어 신호를 상기 피드백 장치로 전송하고,
상기 학습자의 학습 집중도가 제1 단계이면 제1 색상 점등을 요청하는 제3 피드백 제어 신호를 상기 피드백 장치로 전송하고,
상기 학습자의 학습 집중도가 제2 단계이면 제2 색상 점등을 요청하는 제4 피드백 제어 신호를 상기 피드백 장치로 전송하고,
상기 학습자의 학습 집중도가 제3 단계이면 제3 색상 점등을 요청하는 제5 피드백 제어 신호를 상기 피드백 장치로 전송하고,
상기 학습자의 학습 집중도가 제4 단계이면 제4 색상 점등 및 향 분사를 요청하는 제6 피드백 제어 신호를 상기 피드백 장치로 전송하고,
상기 학습자의 학습 집중도가 제5 단계이면 제5 색상 점등과 향 분사 및 제2 음원 재생을 요청하는 제7 피드백 제어 신호를 상기 피드백 장치로 전송하는 학습 지원 시스템.
제1항에 있어서,
상기 피드백 제공 모듈은 상기 피드백 제어 신호에 응답하여 향 분사 요청 메시지 및/또는 음원 재생 요청 메시지를 출력하고,
상기 피드백 장치는,
상기 피드백 제공 모듈의 향 분사 요청 메시지에 응답하여 상기 학습자가 위치한 공간에 향을 분사하도록 분사 모듈을 제어하는 분사 제어 모듈;
상기 피드백 제공 모듈의 음원 재생 요청 메시지에 응답하여 상기 학습자가 위치한 공간에 제1 음원 및 제2 음원 중에서 하나의 음원을 스피커 모듈을 통해 출력하는 음원 출력 모듈을 더 포함하는 학습 지원 시스템.
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바이오 정보 수집 장치에 의해, 학습 중인 학습자의 바이오 정보를 수집하는 단계;
안면 인식 정보 수집 장치에 의해, 상기 학습자의 안면 인식 정보를 수집하는 단계;
학습 상태 분석 장치에 의해, 상기 바이오 정보를 수집하는 단계에서 수집된 바이오 정보를 근거로 설정되는 상기 학습자의 바이오 상태와 상기 안면 인식 정보를 수집하는 단계에서 수집된 안면 인식 정보를 포함한 학습 상태를 설정하는 단계;
상기 학습 상태 분석 장치에 의해, 상기 학습 상태를 설정하는 단계에서 설정된 학습 상태를 근거로 피드백 제어 신호를 출력하는 단계; 및
피드백 장치에 의해, 상기 피드백 제어 신호에 응답하여 점등 색상 변경, 조도 변경, 향 분사 및 음원 재생 중에서 적어도 하나의 피드백을 출력하는 단계를 포함하고,
상기 피드백을 출력하는 단계는,
피드백 제공 모듈에 의해, 상기 피드백 제어 신호에 응답하여 제1 색상 내지 제5 색상 중에서 하나의 색상으로 점등을 요청하는 점등 요청 메시지를 출력하는 단계;
발광 제어 모듈에 의해, 상기 점등 요청 메시지에 응답하여 점등 색상을 제어하는 점등 제어 신호를 출력하는 단계;
램프 모듈에 의해, 상기 점등 제어 신호에 응답하여 제1 색상 내지 제5 색상 중에서 하나의 색상으로 점등하는 단계;
학습 집중 시간 카운트 모듈에 의해, 상기 점등하는 단계에서 상기 램프 모듈이 제1 색상 및 제2 색상 중에서 하나의 색상으로 점등하면 상기 학습 집중 시간의 카운트를 개시하는 단계;
상기 학습 집중 시간 카운트 모듈에 의해, 상기 카운트를 개시하는 단계에서 학습 집중 시간의 카운트를 개시한 후에 학습 집중 시간 출력 요청을 출력하는 단계;
디스플레이 모듈에 의해, 상기 학습 집중 시간 출력 요청에 응답하여 상기 학습 집중 시간을 출력하는 단계; 및
상기 학습 집중 시간 카운트 모듈에 의해, 상기 학습 집중 시간의 카운트를 개시하는 단계에서 상기 학습 집중 시간의 카운트를 개시한 후에 상기 점등하는 단계에서 상기 램프 모듈이 제3 색상 내지 제5 색상 중에서 하나의 색상으로 점등하면 상기 학습 집중 시간의 카운트를 종료하는 단계를 포함하는 학습 지원 방법.
제10항에 있어서,
상기 바이오 정보를 수집하는 단계는,
제1 제어 모듈에 의해, 상기 학습자의 학습 개시로 감지하면 바이오 정보 수집 요청 메시지를 출력하는 단계;
바이오 센서 모듈에 의해, 상기 바이오 정보 수집 요청 메시지에 응답하여 상기 학습자의 심박도를 바이오 신호로 센싱하는 단계;
바이오 정보 생성 모듈에 의해, 상기 센싱하는 단계에서 센싱한 상기 바이오 신호를 데이터 형태인 바이오 정보로 변환하는 단계; 및
상기 바이오 정보 생성 모듈에 의해, 상기 바이오 정보를 포함한 학습 상태 분석 요청 메시지를 상기 학습 상태 분석 장치로 출력하는 단계를 포함하는 학습 지원 방법.
제10항에 있어서,
상기 안면 인식 정보를 수집하는 단계는,
제2 제어 모듈에 의해, 상기 학습자의 학습 개시로 감지하면 안면 인식 정보 수집 요청 메시지를 출력하는 단계;
카메라 모듈에 의해, 상기 안면 인식 정보 수집 요청 메시지에 응답하여 상기 학습자를 촬영한 학습 영상을 생성하는 단계;
안면 인식 정보 생성 모듈에 의해, 상기 안면 인식 정보 수집 요청 메시지에 응답하여 상기 학습 영상으로부터 상기 학습자의 안면이 배치된 영역을 크롭하여 안면 인식 정보를 생성하는 단계; 및
안면 인식 정보 생성 모듈에 의해, 상기 안면 인식 정보를 포함한 학습 상태 분석 요청 메시지를 상기 학습 상태 분석 장치로 출력하는 단계를 포함하는 학습 지원 방법.
제10항에 있어서,
상기 학습 상태를 설정하는 단계는,
수집 모듈에 의해, 학습 상태 분석 요청 메시지로부터 바이오 정보를 검출하는 단계;
바이오 상태 설정 모듈에 의해, 상기 바이오 정보를 검출하는 단계에서 검출한 바이오 정보를 복수의 분석 기준 값과 비교하여 복수의 바이오 단계 중에서 하나의 바이오 단계를 상기 학습자의 바이오 상태로 설정하는 단계; 및
상기 바이오 상태 설정 모듈에 의해, 상기 설정하는 단계에서 설정된 바이오 상태를 포함한 피드백 설정 요청 메시지를 출력하는 단계를 포함하는 학습 지원 방법.
제13항에 있어서,
상기 바이오 상태로 설정하는 단계에서는,
상기 바이오 정보인 심박도가 제1 심박도 설정값 이상이면 상기 학습자의 바이오 상태를 제5 단계로 설정하는 단계;
상기 심박도가 상기 제1 심박도 설정값 미만이고, 제2 심박도 설정 값 이상이면 상기 학습자의 바이오 상태를 제4 단계로 설정하는 단계;
상기 심박도가 상기 제2 심박도 설정값 미만이고, 제3 심박도 설정 값 이상이면 상기 학습자의 바이오 상태를 제3 단계로 설정하는 단계;
상기 심박도가 상기 제3 심박도 설정값 미만이고, 제4 심박도 설정 값 이상이면 상기 학습자의 바이오 상태를 제2 단계로 설정하는 단계;
상기 심박도가 상기 제4 심박도 설정값 미만이면 상기 학습자의 바이오 상태를 제1 단계로 설정하는 단계를 포함하는 학습 지원 방법.
제10항에 있어서,
상기 학습 상태를 설정하는 단계는,
수집 모듈에 의해, 학습 상태 분석 요청 메시지로부터 안면 인식 정보를 검출하는 단계;
학습 집중도 설정 모듈에 의해, 상기 안면 인식 정보에 대한 안면 인식을 수행하여 상기 안면 인식 정보 내의 학습자 안면을 인지하는 단계;
상기 학습 집중도 설정 모듈에 의해, 상기 학습자 안면을 분석하여 상기 학습자의 졸음 여부 및 자리 이탈 여부를 분석하는 단계;
상기 학습 집중도 설정 모듈에 의해, 상기 안면 인식 정보를 근거로 상기 학습자의 학습 집중도를 설정하고, 상기 학습 집중도를 포함한 피드백 설정 요청 메시지를 출력하는; 및
상기 안면 인식 정보를 근거로 분석 결과를 근거로 제1 단계 제5 단계 중에서 하나의 단계를 학습 집중도로 설정하는 단계를 더 포함하는 학습 지원 방법.
제10항에 있어서,
상기 피드백 제어 신호를 출력하는 단계는,
피드백 제어 모듈에 의해, 상기 학습자의 바이오 상태가 제4 단계이면 제1 음원 재생을 요청하는 제1 피드백 제어 신호를 상기 피드백 장치로 전송하는 단계;
상기 피드백 제어 모듈에 의해, 상기 학습자의 바이오 상태가 제5 단계이면 제1 음원 재생과 조명 변화를 요청하는 제2 피드백 제어 신호를 상기 피드백 장치로 전송 하는 단계;
상기 피드백 제어 모듈에 의해, 상기 학습자의 학습 집중도가 제1 단계이면 제1 색상 점등을 요청하는 제3 피드백 제어 신호를 상기 피드백 장치로 전송 하는 단계;
상기 피드백 제어 모듈에 의해, 상기 학습자의 학습 집중도가 제2 단계이면 제2 색상 점등을 요청하는 제4 피드백 제어 신호를 상기 피드백 장치로 전송 하는 단계;
상기 피드백 제어 모듈에 의해, 상기 학습자의 학습 집중도가 제3 단계이면 제3 색상 점등을 요청하는 제5 피드백 제어 신호를 상기 피드백 장치로 전송 하는 단계;
상기 피드백 제어 모듈에 의해, 상기 학습자의 학습 집중도가 제4 단계이면 제4 색상 점등 및 향 분사를 요청하는 제6 피드백 제어 신호를 상기 피드백 장치로 전송 하는 단계; 및
상기 피드백 제어 모듈에 의해, 상기 학습자의 학습 집중도가 제5 단계이면 제5 색상 점등과 향 분사 및 제2 음원 재생을 요청하는 제7 피드백 제어 신호를 상기 피드백 장치로 전송 하는 단계를 포함하는 학습 지원 방법.
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